(57)【要約】【課題】  水路を介して積層される受熱体の層数が増加しても、低コストで製作することができると共に、低圧力損失で低熱抵抗による放熱性の良い放熱器を提供すること。【解決手段】  放熱器１０の後方側の各水路拡大部１０ａ−１，１０ｂ−１から前方側の水路３２，３３に水路断面積を絞り込む構成として、冷却水が前方側から後方側へ流れる際に冷却水の流速が増大し、ＬＤアレイ９９が搭載された前方側の放熱フィン３４，３５での熱交換量を増加させる。更に、その冷却水が流れる際に後方側と前方側との境界に設けた隔壁３１ａ，３１ｂに冷却水が垂直に衝突して最上下層の受熱体１１，１５をより冷却させるようにした。また、冷却水が放熱フィン３４，３５を通過して上下の折返し水路４０，４１へ流れる際に、連通穴３６，３７を含んで形成した階段状壁面水路６０ａ，６０ｂを流れるようにして放熱効果を著しく改善する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受熱を行う板状の受熱体が少なくとも５層積層して接合され、各受熱体の間に冷却水の水路が４層形成され、これら水路が、最上層及び最下層の受熱体に接合された上及び下の受熱体と、当該上及び下の間に接合された中間層の受熱体とを上下方向に任意に貫通した連通穴にて連通され、この連通した水路が、各受熱体の接合部分に形成された櫛歯状の放熱フィンのフィン間に連通されて形成されると共に、第１の受熱体の給水口及び排水口に連通されて成り、最上層の受熱体の上面前方で且つ放熱フィンとの対向位置に接合された発熱体の熱を、冷却水を給水口から給水して水路を通し排水口から排水することにより冷却する放熱器において、
前記第１の受熱体の後方に給水口、その後方と前方との間に排水口を形成し、
前記水路を、前記給水口から給水された冷却水が前記各受熱体の間の４層の水路を通って前方へ流れ、この途中で各受熱体の上下方向に形成した連通穴を介して２層の水路へ流入して流れ、この流れが受熱体前方に形成した連通穴を介して他の２層の水路へ流入し折り返して流れ、この冷却水が前記排水口から排水されるように形成した
ことを特徴とする放熱器。
【請求項２】
前記給水口から給水された冷却水が前記４層の水路から前記２層の水路へ流入するための連通穴までの水路面積を拡大した
ことを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
【請求項３】
前記給水口から給水された冷却水が流れる前方の給水側の水路と、前記排水口へ折り返す後方の排水側の水路とを隔離する隔壁を、前記４層の水路から前記２層の水路へ流入するための連通穴の壁面に沿うように最上下層の受熱体に形成した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の放熱器。
【請求項４】
前記冷却水を給水側の水路から排水側の水路へ導くために前記受熱体前方に形成された連通穴を含む上下方向の水路の壁面を階段状に形成した
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の放熱器。
【請求項５】
前記中間層の受熱体の上下面の水路パターンを同等とし、その上下面に接合される前記上及び下の受熱体の水路パターンを同等とした
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力ＬＤ（レーザーダイオード）アレイ等の高熱を発生する装置に適用される水冷式の放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として、例えば図９に示す高出力ＬＤアレイ用の放熱器がある。ここで、図９は、従来の放熱器１００の全体の縦断面図、図１０は、図９に示す放熱器１００をＤ１−Ｄ２線で切断した際の断面図である。
高出力のＬＤアレイ９９は、発熱密度が数十〜数百Ｗ／ｃｍ２程度と大きいため、ＬＤアレイ９９の温度上昇によりレーザー出力、効率、発信波長、素子寿命に大きな影響を与える。従って、ＬＤアレイ９９で発生した熱をいかに除去するかが非常に重要な課題になる。
【０００３】
また、このＬＤアレイ９９の大きさが長さ１０ｍｍ×幅１〜１．５ｍｍ程度と受熱体１０５との接触面積が非常に小さく、空冷式では温度上昇が押えきれないため、この種の放熱器１００では内部に水路を設け水冷式の放熱を行っている。
この放熱器４の水路は、下層水路１００ａと上層水路１００ｂとで２段に分流させてあり、各々の水路１００ａ，１００ｂに冷却水を流入させることで放熱効果改善と圧力損失低減とを図っている。この水路構成とするために、図１１〜図１５に示すように受熱体１０１〜１０５を５層構造とし、各受熱体１０１〜１０５に水路を設けている。
【０００４】
図１１は、図９に示す放熱器１００の第１の受熱体１０１の構造を示し、（ａ）は第１の受熱体１０１の平面図、（ｂ）は第１の受熱体１０１を（ａ）のＥ１−Ｅ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第１の受熱体１０１の下面図である。
図１２は、図９に示す放熱器１００の第２の受熱体１０２の構造を示し、（ａ）は第２の受熱体１０２の平面図、（ｂ）は第２の受熱体１０２を（ａ）のＦ１−Ｆ２線で切断した際の断面図である。
【０００５】
図１３は、図９に示す放熱器１００の第３の受熱体１０３の構造を示し、（ａ）は第３の受熱体１０３の平面図、（ｂ）は第３の受熱体１０３の断面図であり、この断面の中心線Ｈ１−Ｈ２の上側が（ａ）のＧ１−Ｇ２線で切断した際の断面図、中心線Ｈ１−Ｈ２の下側が次の（ｃ）のＩ１−Ｉ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第３の受熱体１０３の下面図である。
【０００６】
図１４は、図９に示す放熱器１００の第４の受熱体１０４の構造を示し、（ａ）は第４の受熱体１０４の平面図、（ｂ）は第４の受熱体１０４を（ａ）のＪ１−Ｊ２線で切断した際の断面図である。
図１５は、図９に示す放熱器１００の第５の受熱体１０５の構造を示し、（ａ）は第５の受熱体１０５の平面図、（ｂ）は第５の受熱体１０５を次の（ｃ）のＫ１−Ｋ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第５の受熱体１０５の下面図である。
【０００７】
放熱器１００は、次のような特徴を有する。受熱体を最下層から順に第１〜第５の受熱体１０１〜１０５による５層構造とし、これら受熱体１０１〜１０５で、給水から排水までの水路を形成する。即ち、水路構成を下層水路１００ａと上層水路１００ｂの２段重ねとし、これを１つの放熱器１００内で構成してある。
また、下層水路１００ａの放熱フィン２０２，２０４と、上層水路１００ｂの放熱フィン２１２，２１４とは、互いに半ピッチずらした位置関係になるように設けた。
【０００８】
更に、第１の受熱体１０１は給水側の水路２０１を形成し、第２の受熱体１０２は板厚を０．１ｍｍ程度と薄くして且つ複数個の連通穴２０３を設けた。第３の受熱体１０３の下面部に排水側の水路２０５を設け、また、第３の受熱体１０３の連通された給水口２１０から当該受熱体１０３の上面に給水側の水路２１１を形成した。更に、第４の受熱体１０４は板厚を０．１ｍｍ程度と薄くして且つ複数個の連通穴２１３を設けた。第５の受熱体１０５には連通穴２１３に繋がる排水側の水路２１５を設け、それぞれが連通された排水部２１６及び排水口２１７，２０６，２０７，２０８より放熱器１００の外部に排出するように構成した。
【０００９】
次に、このような構造の放熱器１００による放熱動作を説明する。
図示せぬ冷却水循環装置から第１の受熱体１０１の給水口２００に導かれた冷却水は、水路２０１を通り、放熱フィン２０２に到達する。この冷却水は、放熱フィン２０２の間を通って第２の受熱体１０２の連通穴２０３を通り、第３の受熱体１０３の下面部に設けられた放熱フィン２０４の間を通り、更に水路２０５を通り排水口２０６，２０７，２０８を経て放熱器１００の外部へ排出される。
【００１０】
このように冷却水が流れる下層水路１００ａにおいて、ＬＤアレイ９９から発生した熱が、放熱フィン２０２，２０４にて冷却水と熱交換され、これによってＬＤアレイ９９で発生した熱が良好に除去される。
上層水路１００ｂにおいては、給水口２００より流入された冷却水が、第２の受熱体１０２の給水口２０９を経て、更に第３の受熱体１０３の給水口２１０より水路２１１に流入する。この流入した冷却水は、放熱フィン２１２に到達し、この放熱フィン２１２の間を通って第４の受熱体１０４の連通穴２１３を通り、第５の受熱体１０５の放熱フィン２１４に到達する。この冷却水は、放熱フィン２１４の間を通って水路２１５を通過し、排水部２１６に到達し、ここから更に第４の受熱体１０４の排水口２１７、第３の受熱体１０３の排水口２０６、第２の受熱体１０２の排水口２０７、第１の受熱体１０１の排水口２０８を経て放熱器１００の外部へ排出される。
【００１１】
この際、第３の受熱体１０３の排水口２０６にて、上層水路１００ｂと下層水路１００ａとの冷却水が合流する構造となっているので、排水口２０６にて、上層水路１００ｂと下層水路１００ａとの冷却水が合流して外部へ排出される。
また、図１０に破線矢印で示すようにＬＤアレイ９９で発熱した熱が、上層水路１００ｂの放熱フィン２１２，２１４を通過する際に、放熱フィン２１２，２１４の間を流れる冷却水により熱交換される。ここで、ＬＤアレイ９９の出力が大きいと、その熱は、上層水路１００ｂの放熱フィン２１２，２１４では十分に冷却できず更に下層水路１００ａへ熱伝導する。この熱は、下層水路１００ａの放熱フィン２０２，２０４によって熱交換される。
【００１２】
この際、下層水路１００ａの放熱フィン２０２，２０４と上層水路１００ｂの放熱フィン２１２，２１４とが互いに半ピッチずれているので、上層水路１００ｂの下側の放熱フィン２１２の真下が下層水路１００ａの上側の放熱フィン２１４の間となる位置関係となっている。このため、上層水路１００ｂの放熱フィン２１４，２１２で熱交換できなかった熱が、その性質上、多くが最短距離の真下へ伝導した際に、下層水路１００ａの放熱フィン２０４の間の冷却水が流れる部分に伝わるので、より効率良く熱交換される。
【００１３】
また、放熱器１００においては、圧力損失を低減させるために、水路に次のような工夫を凝らしている。即ち、下層水路１００ａにおいては、第３の受熱体１０３の下面の水路２０５の途中部分と第１の受熱体１０１の水路２１９とを連通させるために、第２の受熱体１０２に連通穴２１８を設け、水路２０５の流れを水路２１９に分流させている。
上層水路１００ｂにおいては、第５の受熱体１０５の下面の水路２１５の途中部分と第３の受熱体１０３の上面の水路２２１とを連通させるために、第４の受熱体１０４に連通穴２２０を設け、水路２１５の流れを水路２２１に分流させている。このような水路構成によって、水路の断面積が拡大するので水路の圧力損失が低減する。
【００１４】
更に、下層水路１００ａ及び上層水路１００ｂには、それぞれ略同等の水路が設けられているので、従来技術のような１段の水路構成に比べて約２倍の断面積を有し、また、上下の水路の給水口及び排水口が各々共通なので、圧力損失を大幅に改善される。
このような放熱器１００によれば、放熱面積が拡大するので、ＬＤアレイ９９から発生する熱をより良く放熱することができる。
【００１５】
また、受熱体１０１〜１０５の水路はエッチングで形成され、受熱体１０２，１０４の水路は薄い板材を用いプレス加工などで打抜いて形成される。各受熱体１０１〜１０５は熱伝導の良い鋼材等を用い、気密且つ熱伝導の良い状態で接合されている。
この種の従来の放熱器として、例えば特許文献１及び特許文献２に記載のものがある。
【特許文献１】ＷＯ００／１１９２２号公報
【特許文献２】特開平８−１３９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、従来の放熱器においては、ＬＤアレイ９９で発生した熱を上層水路１００ｂの放熱フィン２１４，２１２及び下層水路１００ａの放熱フィン２０２，２０４にて良好に熱を除去するのに適しているが、図１１〜図１５にも示したように各層の水路パターンが異なっているので製作時コストが高くなる。
特に、図１３に示すように、中間の受熱体１０３の製作については、表裏の水路パターンが異なることから、エッチング加工で水路を形成する際に、水路面積が広い給水側の水路２１１と面積が小さい排水側の水路２０５とでは、同じ深さＺ１，Ｚ２を加工する際、エッチングレート（所定の深さを得る為のエッチング加工時間）が異なるため、各々片面を加工する際に加工しない反対側の面をマスキングしなければならない。このため、エッチングレートの管理やマスキングにかかる工数も大きくコスト高となる。
【００１７】
更に、放熱器１００を組み立てる際、最下層から上層まで各層の表裏水路パターンを適正に組み合わせる必要があるため、表裏水路パターンの確認をしながら積層しなければならない。このため、組立工数がかかりコスト高の要因となっている。
また、各受熱体１０１〜１０５の水路パターンを合せて積層する際、エッチング加工と外形加工で生じる位置ズレを吸収させるために、図１２及び図１４に示す受熱体１０２，１０４の連通穴２０３，２１３の径であるφＤ寸法を、図１１，１３，１５に示す水路パターンのＲ寸法よりも若干大きくすることによって、水路パターンが前後左右の加工公差内で位置ズレを起こしても、水路パターンが狭くなって冷却水の流れが滞ることを防いでいる。この時のＲとφＤとの位置関係は、水路パターンのＲ中心と同軸でφＤの位置を合せている。
【００１８】
しかし、φＤを水路パターンのＲより大きくする方法は、位置ズレ吸収を目的とする場合は適しているが、放熱面から考慮すると、図１６（ａ）の部分断面図及び（ｂ）の部分上面図に示すように、受熱体１０２，１０４は、０．１ｍｍ程度の薄い板で形成されており且つ断面積が急拡大しているため、冷却水が流れの慣性力によりそのまま上方に直進する。この時、熱は受熱体１０２，１０４を移動しながら冷却水との接触部分で放熱されるが、連通穴（Ｄ部分）２０３，２１３では凹状の滞留部２０３ａ，２１３ａで滞留が生じ、放熱され難い。このため、熱が更に下層部に伝導して熱交換されるので放熱器全体の熱抵抗が大きくなる。
【００１９】
つまり、従来の放熱器においては、水路を介して積層される受熱体の層数が多いので、製作コストが高くなり、また、圧力損失が増えて熱抵抗が大きくなるので放熱性が悪くなるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、水路を介して積層される受熱体の層数が増加しても、低コストで製作することができると共に、低圧力損失で低熱抵抗による放熱性の良い放熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による放熱器は、受熱を行う板状の受熱体が少なくとも５層積層して接合され、各受熱体の間に冷却水の水路が４層形成され、これら水路が、最上層及び最下層の受熱体に接合された上及び下の受熱体と、当該上及び下の間に接合された中間層の受熱体とを上下方向に任意に貫通した連通穴にて連通され、この連通した水路が、各受熱体の接合部分に形成された櫛歯状の放熱フィンのフィン間に連通されて形成されると共に、第１の受熱体の給水口及び排水口に連通されて成り、最上層の受熱体の上面前方で且つ放熱フィンとの対向位置に接合された発熱体の熱を、冷却水を給水口から給水して水路を通し排水口から排水することにより冷却する放熱器において、前記第１の受熱体の後方に給水口、その後方と前方との間に排水口を形成し、前記水路を、前記給水口から給水された冷却水が前記各受熱体の間の４層の水路を通って前方へ流れ、この途中で各受熱体の上下方向に形成した連通穴を介して２層の水路へ流入して流れ、この流れが受熱体前方に形成した連通穴を介して他の２層の水路へ流入し折り返して流れ、この冷却水が前記排水口から排水されるように形成したことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、放熱器の後方の給水口から前方に向かって流れる冷却水が、４層の水路から２層の水路に流入する構成、つまり前方から後方に流れる際に途中で水路断面積を絞り込む構成としたので、冷却水が前方から後方へ流れる際に冷却水の流速が増大し、発熱体の対向位置に形成された放熱フィンでの熱交換量を増加させることができる。
また、本発明の請求項２による放熱器は、請求項１において、前記給水口から給水された冷却水が前記４層の水路から前記２層の水路へ流入するための連通穴までの水路面積を拡大したことを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、給水された冷却水が４層の水路から２層の水路へ流入するための連通穴までの水路面積を拡大したので、給水された冷却水が流れる際に発生する圧力損失を大幅に低減させることができる。
また、本発明の請求項３による放熱器は、請求項１または２において、前記給水口から給水された冷却水が流れる前方の給水側の水路と、前記排水口へ折り返す後方の排水側の水路とを隔離する隔壁を、前記４層の水路から前記２層の水路へ流入するための連通穴の壁面に沿うように最上下層の受熱体に形成したことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、給水された冷却水が後方から前方へ流れる際に冷却水が隔壁に垂直に衝突するので、隔壁を通じて放熱器の最上下層の受熱体をより冷却することができ、これによって放熱効果を更に促進させることができる。
また、本発明の請求項４による放熱器は、請求項１から３の何れか１項において、前記冷却水を給水側の水路から排水側の水路へ導くために前記受熱体前方に形成された連通穴を含む上下方向の水路の壁面を階段状に形成したことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、上下方向の水路の壁面を階段状とする際に、冷却水の流れ方向に沿って壁面が段々に突き出るように階段状に形成した場合、冷却水が接触する表面積が増加するので、その分、方熱効果を促進させることができる。また、段々に突き出た面に冷却水が垂直に衝突するので、放熱効果を更に促進させることができる。更に、階段状の壁面の水路は、発熱体に近い部分の水路であるため、放熱効果が著しく改善されることになる。
【００２５】
また、本発明の請求項５による放熱器は、請求項１から４の何れか１項において、前記中間層の受熱体の上下面の水路パターンを同等とし、その上下面に接合される前記上及び下の受熱体の水路パターンを同等としたことを特徴とする。
この構成によれば、中間層の受熱体の上下面の水路パターンを同等としたので、中間層の受熱体の上下面のエッチングレートが同じで済み、このため両面同時加工が可能となる。また、その上下面に接合される上及び下の受熱体の水路パターンを同等としたので、中間層の上及び下の受熱体は、一種類のみ製作すれば良い。また、中間層と、この上及び下の受熱体は、表裏の水路パターンが同じなので、従来技術のように各水路の表裏パターンを合せながら積層しなくても済み、これによって製作コストを低減することができると共に、組立工数を大幅低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明の放熱器によれば、水路を介して積層される受熱体の層数が増加しても、低コストで製作することができると共に、低圧力損失で低熱抵抗による放熱性を良くすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る放熱器１０の全体の縦断面図である。
図２は、図１に示す放熱器１０の第１の受熱体１１の構造を示し、（ａ）は第１の受熱体１１の平面図、（ｂ）は第１の受熱体１１を（ａ）のＬ１−Ｌ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第１の受熱体１１の下面図である。
【００２８】
図３は、図１に示す放熱器１０の第２の受熱体１２の構造を示し、（ａ）は第２の受熱体１２の平面図、（ｂ）は第２の受熱体１２を（ａ）のＭ１−Ｍ２線で切断した際の断面図である。
図４は、図１に示す放熱器１０の第３の受熱体１３の構造を示し、（ａ）は第３の受熱体１３の平面図、（ｂ）は第３の受熱体１３の断面図であり、この断面の中心線Ｏ１−Ｏ２の上側が（ａ）のＮ１−Ｎ２線で切断した際の断面図、中心線Ｏ１−Ｏ２の下側が次の（ｃ）のＰ１−Ｐ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第３の受熱体１３の下面図である。
【００２９】
図５は、図１に示す放熱器１０の第４の受熱体１４の構造を示し、（ａ）は第４の受熱体１４の平面図、（ｂ）は第４の受熱体１４を（ａ）のＱ１−Ｑ２線で切断した際の断面図である。
図６は、図１に示す放熱器１０の第５の受熱体１５の構造を示し、（ａ）は第５の受熱体１５の平面図、（ｂ）は第５の受熱体１５を次の（ｃ）のＳ１−Ｓ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第５の受熱体１５の下面図である。
図７は、図１に示す放熱器１０のＬＤアレイが固定された前方側を拡大して表した一部断面図である。
【００３０】
本実施の形態の放熱器１０は、次のような特徴を有する。
まず、「背景技術」で説明した従来技術の放熱器１００と同様に最下層から順に受熱体１１、１２、１３、１４、１５を積層し、第１〜第５の受熱体１１〜１５による５層構造とした。また、放熱器１０の製造時には、最下層から上方向に順次積層されて熱的に接合される。
第１〜第３の受熱体１１〜１３で下層水路１０ａを形成し、第３〜第５の受熱体１３〜１５で上層水路１０ｂを形成し、これら下層水路１０ａと上層水路１０ｂが２段重ねとされ、給水口２１と排水口４５とが従来例の放熱器１００と逆に配置された構成となっている。つまり、給水口２１が放熱器１０の略中間から後方側に、排水口４５が前方側に配置されている。
【００３１】
給水口２１は第１の受熱体１１に上下に貫通して形成され、この給水口２１から流入した冷却水を放熱器１０内に循環させて排水口４５から排水するために次のような構成となっている。
即ち、下層水路１０ａの後方側に、第１〜第３の受熱体１１〜１３に水路２２，２３，２４，２７を形成して成る下層水路拡大部１０ａ−１を設け、上層水路１０ｂの後方側に、第３〜第５の受熱体１３〜１５に水路２５，２６，２８，２９，３０を形成して成る上層水路拡大部１０ｂ−１を設けた。
【００３２】
また、放熱器１０の前方側と後方側との境界部分（放熱器１０の略中間部分）で且つ第１の受熱体１１の上面及び第５の受熱体１５の下面に、当該各下面に対して垂直に隔壁３１ａ，３１ｂを設けた。つまり、それら隔壁３１ａ，３１ｂの面に、給水口２１から流入した冷却水が垂直に衝突するように設けられている。
更に、これら隔壁３１ａ，３１ｂで衝突した冷却水が次に説明するように排水口４５へ至る水路が形成されている。
【００３３】
即ち、下側の隔壁３１ａに衝突した冷却水が、第２の受熱体１２の上下に貫通する貫通水路２４を上方へ抜け、この冷却水が下層水路１０ａの前方側に形成された水路３３に集中して流れ込む。この流れ込んだ冷却水が、第３の受熱体１３の先端部分に形成された放熱フィン３４の間を通り、第２の受熱体１２に形成された連通穴３６を下方へ抜ける。この抜けた冷却水が、ここで給水方向と逆の排水方向へ折り返して第１の受熱体１１の放熱フィン３８の間を通り水路４１を流れて排水口４５から外部へ排水されるように水路を形成した。
【００３４】
上側の隔壁３１ｂに衝突した冷却水が、第４の受熱体１４の貫通水路２９を上方へ抜け、この冷却水が下層水路１０ｂの前方側に形成された水路３２に集中して流れ込む。この流れ込んだ冷却水が、第３の受熱体１３の先端部分に形成された放熱フィン３５の間を通り、第４の受熱体１４に形成された連通穴３７を下方へ抜ける。この抜けた冷却水が、ここで給水方向と逆の排水方向へ折り返して第５の受熱体１５の放熱フィン３９の間を通り水路４０を流れ、第４，第３，第２の受熱体１４，１３，１２に形成された連通穴４２，４３，４４を通過して排水口４５から外部へ排水されるように水路を形成した。
【００３５】
また、下層水路１０ａ及び上層水路１０ｂの各々において、上下水路の水平な隔壁を成す第２及び第４の受熱体１２，１４を同じ水路パターンとした。
また、放熱器１０の前方側において冷却水を中間層の水路から上下層の水路へ導くために連通穴３６，３７を含んで形成された上下方向水路の壁面を階段状とした。これを階段状壁面水路６０ａ，６０ｂと称す。各階段状壁面水路６０ａ，６０ｂは、冷却水の流れ方向に沿って壁面が段々に突き出るように形成されている。
【００３６】
これは、図７に示すように、最上下位置の第１及び第５の受熱体１１，１５の前方の壁の厚さＺ３を、第３の受熱体１３の前方の壁の厚さＺ４よりも大きくし、これら中間層と最上下層との間に介在される第２及び第４の受熱体１２，１４の連通穴３６，３７の周回面が、上下の壁内面の略中間に位置するように、その連通穴３６，３７を形成することによって実現してある。
【００３７】
次に、このような構造の放熱器１０による放熱動作を説明する。
図示せぬ冷却水循環装置から第１の受熱体１１の給水口２１に流入された冷却水は、下層水路拡大部１０ａ−１と上層水路拡大部１０ｂ−１とにそれぞれ流入する。この流入された冷却水は隔壁３１ａ，３１ｂに衝突する。
下側の隔壁３１ａに衝突した冷却水は、第２の受熱体１２の上下に貫通する貫通水路２４を上方へ抜け、上側の隔壁３１ｂに衝突した冷却水は、第４の受熱体１４の貫通水路２９を下方へ抜けて流れを変え、更に、下層水路１０ａ及び上層水路１０ｂの前方側に形成された水路３３，３２に集中して流れ込む。この冷却水は、第３の受熱体１３の先端部分に形成された放熱フィン３４と３４の各々の間を通り、更に、下層水路１０ａにおいては第２の受熱体１２に形成された連通穴３６を下方へ抜け、上層水路１０ｂにおいては第４の受熱体１４に形成された連通穴３７を上方へ抜け、それぞれが給水方向と反対向きの排水方向へ向きを変えて流れる。
【００３８】
即ち、上方へ抜けた冷却水は、第５の受熱体１５の放熱フィン３９の間を通り、水路４０を排水方向へ流れ、第４，第３，第２の受熱体１４，１３，１２に形成された連通穴４２，４３，４４を通過して排水口４５から外部へ排水される。下方へ抜けた冷却水は、第１の受熱体１１の放熱フィン３８の間を通り、水路４１を排水方向へ流れ、上方側と同様に排水口４５から外部へ排水される。
【００３９】
このような本実施の形態の放熱器１０によれば、下層水路拡大部１０ａ−１及び上層水路拡大部１０ｂ−１を設けたので、給水口２１から流入された冷却水が流れる際に発生する圧力損失を大幅に低減させることができる。また、放熱器１０の後方側の各水路拡大部１０ａ−１，１０ｂ−１から前方側の水路３２，３３に水路断面積を絞り込む構成としたので、冷却水が前方側から後方側へ流れる際に冷却水の流速が増大し、ＬＤアレイ９９が搭載された前方側の放熱フィン３４，３５での熱交換量を増加させることができる。
【００４０】
更に、流入された冷却水が後方側から前方側へ流れる際に、後方側と前方側との境界に設けた隔壁３１ａ，３１ｂに冷却水が垂直に衝突するので、隔壁３１ａ，３１ｂを通じて放熱器１０の最上下層の受熱体１１，１５をより冷却することができ、これによって放熱効果を更に促進させることができる。
また、中間層である受熱体１３の放熱フィン３４，３５まで到達した冷却水が、上下の折返し水路４０，４１へ流れる場合は、連通穴３６，３７を含んで形成された階段状壁面水路６０ａ，６０ｂを流れるが、当該階段状壁面水路６０ａ，６０ｂは、冷却水の流れ方向に沿って壁面が段々に突き出るように形成されている。これによって、冷却水が接触する表面積が増加するので、その分、方熱効果を促進させることができる。また、段々に突き出た面に冷却水が垂直に衝突するので、放熱効果を更に促進させることができる。更に、階段状壁面水路６０ａ，６０ｂは、熱源であるＬＤアレイ９９に最も近い部分の水路であるため、放熱効果が著しく改善されることになる。
【００４１】
この際の階段状壁面水路６０ａ，６０ｂは放熱器１０の縦断面で階段状としたが、図７に示す放熱器１０のＴ１−Ｔ２線での横断面図である図８に示すように、横断面で階段状としても良い。
これは、第３の受熱体１３の上下の放熱フィン３４，３５の幅Ｚ５を、連通穴３６，３７の径Ｚ６及び第１及び第５の受熱体１１，１５の放熱フィン３８，３９の幅Ｚ７よりも大きくすると共に、放熱フィン３８，３９の幅Ｚ７を連通穴３６，３７の径Ｚ６よりも小さくすることによって実現されている。このように縦断面に加え、横断面でも階段状とすることによって、より一層の放熱効果が改善される。
【００４２】
また、放熱器１０の製作方法において、第１及び第５の受熱体１１，１５は水路パターンを同じとし、最下部の第１の受熱体１１には給水口２１をプレスなどで設ければ良い。中間の第３の受熱体１３は表裏の水路パターンを同じとしたので、エッチングレートも同じで済み、このため両面同時加工が可能になる。最上下と中間に介在される第２及び第４の受熱体１２，１４も水路を同じパターンとしたので、一種類のみ製作すれば良い。
【００４３】
また、第１〜第５の受熱体１１〜１５の組立は、第５の受熱体１５を最下部にして受熱体４，３，２，１と順に積層すればよい。この際、受熱体４，３，２は、表裏の水路パターンが同じなので、従来技術のように各水路の表裏パターンを合せながら積層しなくても済み、これによって製作コストを低減することができると共に、組立工数を大幅低減することが可能となる。
【００４４】
また、従来技術においては、図９に示した中間の受熱体１０３のように両面からエッチングした部位に排水口２０７に繋がる排水口７０（図１にも対応位置に破線枠７０を記載）を設ける構造となっているので、プレス加工等での実施が困難であった。このため、放電加工で一旦排水口の下穴を開けワイヤカットで仕上げ加工をするといった方法をとらなくてはならなかった。
【００４５】
しかし、本発明の制作方法であれば、給水口２１の周辺に隔壁部２５ａを設けたので、プレス加工で効率良く成型可能となり、加工を容易とすることができる。
また、第１〜第５の受熱体１１〜１５に各々補強としてリブ４７，４８，４９，６０を設けた構造とした。各リブ４７，４８，４９，６０は、同形状であり、上層水路拡大部１０ｂ−１及び下層水路拡大部１０ａ−１の曲げ剛性を確保している。また、第２及び第４の受熱体１２，１４の梁４６が板厚０．１ｍｍ程度と薄いにも拘わらず、リブ４８を支えることと第２及び第４の受熱体１２，１４全体の曲げ剛性を高めることに寄与している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る放熱器の全体の縦断面図である。
【図２】上記実施の形態に係る放熱器の第１の受熱体の構造を示し、（ａ）は第１の受熱体の平面図、（ｂ）は第１の受熱体を（ａ）のＬ１−Ｌ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第１の受熱体の下面図である。
【図３】上記実施の形態に係る放熱器の第２の受熱体の構造を示し、（ａ）は第２の受熱体の平面図、（ｂ）は第２の受熱体を（ａ）のＭ１−Ｍ２線で切断した際の断面図である。
【図４】上記実施の形態に係る放熱器の第３の受熱体の構造を示し、（ａ）は第３の受熱体の平面図、（ｂ）は第３の受熱体の断面図であり、この断面の中心線Ｏ１−Ｏ２の上側が（ａ）のＮ１−Ｎ２線で切断した際の断面図、中心線Ｏ１−Ｏ２の下側が次の（ｃ）のＰ１−Ｐ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第３の受熱体の下面図である。
【図５】上記実施の形態に係る放熱器の第４の受熱体の構造を示し、（ａ）は第４の受熱体の平面図、（ｂ）は第４の受熱体を（ａ）のＱ１−Ｑ２線で切断した際の断面図である。
【図６】上記実施の形態に係る放熱器の第５の受熱体の構造を示し、（ａ）は第５の受熱体の平面図、（ｂ）は第５の受熱体を次の（ｃ）のＳ１−Ｓ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第５の受熱体の下面図である。
【図７】上記実施の形態に係る放熱器のＬＤアレイが固定された前方側を拡大して表した一部断面図である。
【図８】上記実施の形態に係る放熱器を図７に示すＴ１−Ｔ２線で切断した際の横断面図である。
【図９】従来の放熱器の全体の縦断面図である。
【図１０】上記従来の放熱器をＤ１−Ｄ２線で切断した際の断面図である。
【図１１】上記従来の放熱器の第１の受熱体の構造を示し、（ａ）は第１の受熱体の平面図、（ｂ）は第１の受熱体を（ａ）のＥ１−Ｅ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第１の受熱体の下面図である。
【図１２】上記従来の放熱器の第２の受熱体の構造を示し、（ａ）は第２の受熱体の平面図、（ｂ）は第２の受熱体を（ａ）のＦ１−Ｆ２線で切断した際の断面図である。
【図１３】上記従来の放熱器の第３の受熱体の構造を示し、（ａ）は第３の受熱体の平面図、（ｂ）は第３の受熱体の断面図であり、この断面の中心線Ｈ１−Ｈ２の上側が（ａ）のＧ１−Ｇ２線で切断した際の断面図、中心線Ｈ１−Ｈ２の下側が次の（ｃ）のＩ１−Ｉ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第３の受熱体の下面図である。
【図１４】上記従来の放熱器の第４の受熱体の構造を示し、（ａ）は第４の受熱体の平面図、（ｂ）は第４の受熱体を（ａ）のＪ１−Ｊ２線で切断した際の断面図である。
【図１５】上記従来の放熱器の第５の受熱体の構造を示し、（ａ）は第５の受熱体の平面図、（ｂ）は第５の受熱体を次の（ｃ）のＫ１−Ｋ２線で切断した際の断面図、（ｃ）は第５の受熱体の下面図である。
【図１６】上記従来の放熱器の問題点を説明するための図であり、（ａ）は放熱器の部分断面図、（ｂ）は放熱器の部分上面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  放熱器
１０ａ  下層水路
１０ｂ  上層水路
１０ａ−１  下層水路拡大部
１０ｂ−１  上層水路拡大部
１１  第１の受熱体
１２  第２の受熱体
１３  第３の受熱体
１４  第４の受熱体
１５  第５の受熱体
２１  給水口
２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０  水路
２４，２９  貫通水路
２５ａ  隔壁部
３１ａ，３１ｂ  隔壁
３４，３５，３８，３９  放熱フィン
３６，３７，４２，４３，４４  連通穴
４５，７０  排水口
４６  梁
リブ  ４７，４８，４９，６０
６０ａ，６０ｂ  階段状壁面水路
９９  ＬＤアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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